Nivar

Nivar

Detecting the Heavy rain Event in May 1403 Using Sentinel 1 Satellite Images (Case Study: Razavi Khorasan Province)

Document Type : Original Article

Authors
Ahmad Mazidi 1
Foroogh Mohammadi Ravari 2
1 Associate Professor of Climatology, Department of Geography, Yazd University, Yazd, Iran.
2 PhD student of Climatology, Yazd University, Yazd, Iran
10.30467/nivar.2024.482006.1310
Abstract
This study aims to investigate the heavy rainfall and flooding that occurred in May 2024 in Khorasan Razavi . In this research, an analysis of the rainfall data for May 2024 in Khorasan Razavi revealed that the peak of the heavy rainfall occurred on the 16, 17, and 18 of May, which were selected for further study. To analyze the synoptic conditions of this heavy rainfall, daily maps of surface pressure, 500 hPa, Omega, Vorticity, and moisture flux at 850 hPa were used. Satellite images from the Sentinel mission in Google Earth Engine were also employed to identify flood-prone areas and conduct a detailed analysis. The results showed that a low-pressure system in southeastern Iran and northwestern Pakistan directed warm and moist air from the southern regions towards northeastern Iran. On May 18, 2024, this system transported moist air towards northeastern Iran, leading to increased humidity in the region. This rise in humidity, combined with higher temperatures, resulted in further temperature increases and intense rainfall. The 500 hPa maps also showed the development of a deep trough in western Iran and weak subsidence in northeastern Iran. Gradually, the subsidence in northeastern Iran strengthened, and isobaric lines converged, creating instability. The moisture flux followed a west-east trajectory, moving towards northeastern Iran through the Caspian Sea. Additionally, Sentinel satellite imagery indicated an increase in rainfall due to atmospheric instability and the movement of low-pressure systems, especially in the central, eastern, and southern parts of the province. The estimated area affected by the flooding was 6,822.9 square kilometers, which had a significant impact on the hydrology and geography of the region and could have important consequences for agriculture, infrastructure, and ecosystems in Khorasan Razavi.
Keywords
"Khorasan Razavi province"
"heavy rain"
"sentinel 1"
"Satellite"
Subjects
  1. احمدی، محمود؛ جعفری، فرزانه؛ (1395)، تحلیل همدیدی سیل ویرانگر تیرماه سیل 1394 شمال ایران، فصلنامه جغرافیای طبیعی، شماره 34، 83-104. https://jopg.larestan.iau.ir/article_531683.html .104-83
  2. امیدوار، کمال و محمدی راوری، فروغ؛ (1401) ،تحلیل همدید بارش سنگین و سیلابی آبان ماه ۱۴۰۰ استان گیلان، ششمین کنگره بین المللی توسعه کشاورزی، منابع طبیعی، محیط زیست و گردشگری ایران. https://civilica.com/doc/1622796
  3. برنا، رضا؛ (1396)، شناسای الگوهای همدید بارش های سنگین در حوضه مارون ( مطالعه موردی: بارش 29 آبان 1392)، فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال دهم، شماره 36، صص 47-60. https://sanad.iau.ir/Journal/jopg/Article/983034/FullText
  4. پژوه، فرشاد؛ جعفری، فرزانه؛ (1399)، واکاوی همدیدی بارش های سیل آسا و مخاطره ای غرب و جنوب غرب ایران در دهه اول فروردین 1398، فصلنامه علمی - پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، شماره 114، صص 165-184.  http://www.sepehr.org/article_44600.htm
  5. ثقفی مهدی، رضایی مقدم محمد حسین. ارزیابی کاربرد روش ژئومورفولوژی جهت طبقه بندی ریسک مخاطرات سیل با استفاده از منطق فازی (مطالعه موردی: حوضه آبریز اوجان‌چای). پژوهش های فرسایش محیطی. ۱۳۹۱; ۲ (۱) :۱۳-۲۸. http://magazine.hormozgan.ac.ir/article-1-84-fa.html
  6. سلامتی هرمزی، وحید؛ امیدوار، کمال؛ کاوسی، رضا؛ حمزه نژاد، مجتبی؛ (1396)، شناسایی و تحلیل همدیدی-دینامیکی الگوهای جوی سیلاب آبان 1394در استان های ایلام و لرستان، مجله علمی و ترویجی نیوار، شماره 97-96، صص 9-27. https://www.magiran.com/paper/
  7. سلیمانی ساردو، فرشاد، رفیعی ساردویی، الهام، مصباح زاده، طیبه، و آذره، علی؛ (1400)؛ استفاده از تصاویر سنتینل 1 جهت پایش خسارت سیلاب فروردین 1399, جنوب استان کرمان براساس الگوریتم جنگل تصادفی. مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 15(53 )، 23-32. https://sid.ir/paper/393773/fa
  8. شیرانی رانکی، سیما، (1398)، مقایسه و ارزیابی مدل LARS-WG و SDSM در شبیه سازی بارش های فرین خراسان رضوی، پایان نامه کارشناسی ارشد رشته آب و هواشناسی گرایش کاربردی، دانشگاه سیستان و بلوچستان.
  9. عابدینی، موسی؛ فتحی جوکدان، رقیه؛ (1395)، پهنه بندی خطر وقوع سیل در حوضه آبریز کرگانرود با استفاده از ARC GIS، هیدروژئومورفولوژی7 : 17-1. 1001.1.23833254.1395.3.7.1.7
  10. فیضی زاده، بختیار، هلالی، حسین؛ (1389)، مقایسه روش­های پیکسل پایه، شیء گرا و پارامترهای تاثیرگذار در طبقه بندی پوشش/کاربری اراضی استان آذربایجان غربی، پژوهش های جغرافیای طبیعی، دوره 42، شماره 71، صص 84-73. https://www.sid.ir/paper/138891
  11. محمودی شیبا، کریم‌زاده صدرا؛ (1402)، کاربرد تحلیل‌های مکانی و پردازش تصویر برای شناسایی گستره سیل با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل ۱و۲، نشریه علوم و فنون نقشه برداری، دوره 12، شماره4، صص 36-21.  http://jgst.issgeac.ir/article-1-1125-fa.html
  12. Ajmar, A.; Boccardo, P.; Broglia, M.; Kucera, J.; Giulio-Tonolo, F.; Wania, A. Flood Damage Survey and Assessment: New Insights from Research and Practice. In Response to flood events: the role of satellite-based emergency mapping and the experience of the Copernicus Emergency Management Service; Daniela Molinari, F.B., Scira Menoni, Ed.; John Wiley & Sons, Inc., 2017; Vol. 228, pp. 213–228 ISBN 978-1-119-21792-3.
  13. Chen,Y.L., Ghu,Y.J., Chen, C.S. , Tu, C.C.,Teng, J.H. and Lin,P.L., 2018. Analysis and Simulations of a Heavy Rainfall Event over Northern Taiwan during 11–12 June 2012.Monthly Weather Review. 146:2715-2697.
  14. Feyisa GL, Meilby H, Fensholt R, Proud SR (2014) Automated water extraction index: a new technique for surface water mapping using Landsat imagery. Remote Sens Environ 140:23–35.
  15. Gorelick N et al (2017) Google Earth Engine: planetary-scale geospatial analysis for everyone. Remote Sens Environ 202:18–27.
  16. Han BP (2010) Reservoir ecology and limnology in China: a retrospective comment. J Lake Sci 22(2):151–160.
  17. Hermas, E., Gaber, A., & El Bastawesy, M. (2021). Application of remote sensing and GIS for assessing and proposing mitigation measures in flood-affected urban areas, Egypt. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 24(1), 119-130.
  18. Huang Q et al (2018) Discharge estimation in high-mountain regions with improved methods using multisource remote sensing: a case study of the Upper Brahmaputra River. Remote Sens Environ 219:115–134.
  19. IPCC (2014). Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
  20. IPCC Climate Change 2021: The Physical Basis Available online: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/ (accessed on 1 August 2022).
  21. Lin QQ, Han BP (2001) Reservoir limnology and its application in water quality management: an overview. Acta Ecol Sin 21(06):1034–1040.
  22. NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). (2020). Understanding Floods: Causes, Types, and Prevention. Available at: NOAA Website.
  23. United Nations Environment Programme (2023). "How climate change is making record-breaking floods the new normal." Retrieved from UNEP.
  24. World Bank. (2010). Pakistan Floods 2010: Preliminary Damage and Needs Assessment. Available at: World Bank Website
  25. Yanzhen, K. Xindong, O. Shigong, W. Chunqing, D. Kezheng, S. And Yang, Z. (2020): Statistical Characteristics And Synoptic Situations Of Long-Duration Heavy Rainfall Events Over North China. Earth And Space Science. Pp. 1-18.
  26. Yian, S.Yu, D. And Guixing, C. (2019): Ensemble Sensitivity Analysis Of Heavy Rainfall Associated With Three Mcss Coexisting Over Southern China. Journal Of Geophysical Research: Atmospheres. Pp. 1-27.
  27. Zhang YF, Ai HB, Du QY, Zhang L (2014) Application of water extraction algorithm based on pyramid image segmentation in automatic aerial triangulation for island and reef. Bull Surv Map 12:70–73.

  • Receive Date 05 October 2024
  • Revise Date 07 November 2024
  • Accept Date 25 November 2024
  • Publish Date 09 April 2025